Contoh soal Tumbukan

8 Contoh soal Tumbukan

Tumbukan lenting sempurna

1. Dua benda A (3 kg) dan B (5 kg) bergerak searah dengan kecepatan masing-masing 8 ms^–1 dan 4 ms^–1 . Apabila benda A menumbuk benda B secara lenting sempurna, maka kecepatan masing-masing benda sesudah tumbukan adalah…..

A. 3 ms ^–1 dan 7 ms ^–1

B. 6 ms ^–1 dan 10 ms ^–1

C. 4,25 ms ^–1 dan 10 ms ^–1

D. 5,5 ms ^–1 dan 5,5 ms ^–1

E. 8 ms ^–1 dan 4 ms ^–1

Pembahasan

Diketahui :

Massa benda A (m₁) = 3 kg

Massa benda B (m₂) = 5 kg

Kecepatan benda A (v₁) = 8 ms^–1

Kecepatan benda B (v₂) = 4 ms^–1

Tumbukan lenting sempurna

Ditanya : v₁‘ dan v₂‘

Jawab :

Jika benda-benda yang bertumbukan lenting sempurna mempunyai massa berbeda dan kelajuan kedua benda setelah bertumbukan tidak diketahui maka kelajuan setelah tumbukan dihitung menggunakan persamaan berikut :

Kedua benda bergerak searah sehingga kecepatan kedua benda bertanda positif. Jika kedua benda bergerak berlawanan arah maka salah satu kecepatan benda bertanda positif dan kecepatan benda lainnya bertanda negatif.

Jadi kecepatan benda A (v₁‘) setelah tumbukan adalah 3 m/s dan kecepatan benda B (v₂‘) setelah tumbukan adalah 7 m/s.

Jawaban yang benar adalah A.

2. Sebuah bola yang mempunyai momentum P menumbuk dinding dan memantul. Tumbukan bersifat lenting sempurna dan arahnya tegak lurus. Besar perubahan momentum bola adalah …

A. nol

B. p/4

C. p/4

D. P

E. 2P

Pembahasan

Diketahui :

Massa bola = m

Kecepatan bola sebelum tumbukan = v

Kecepatan bola setelah tumbukan = -v (bola memantul ke kiri)

Momentum bola sebelum tumbukan (p_o) = m v

Momentum bola setelah tumbukan (p_t) = m (-v) = – m v

Ditanya : Besar perubahan momentum bola

Jawab :

Perubahan momentum :

Δp = p_t – p_o

Δp = – m v – m v

Δp = – 2 m v

Δp = -2p

Besar perubahan momentum bola adalah 2p. Tanda negatif menunjukkan arah.

Jawaban yang benar adalah E.

3. Dua buah benda A dan B yang bermassa sama bergerak saling berpapasan. A bergerak ke Timur dan B ke Barat, masing-masing dengan kecepatan V dan 2V. Apabila benda tersebut mengalami tumbukan lenting sempurna, maka sesaat setelah tumbukan adalah …

A. V_A = V ke Barat, V_B = V ke Timur

B. V_A = 2V ke Barat, V_B = 2V ke Timur

C. V_A = 2V ke Barat, V_B = V ke Timur

D. V_A = V ke Barat, V_B = 2V ke Timur

E. V_A = 2V ke Timur, V_B = V ke Barat

Pembahasan

Diketahui :

Kedua benda bermassa sama.

A bergerak ke timur dengan kecepatan V

B bergerak ke barat dengan kecepatan 2V

Ditanya : Kecepatan A dan B setelah tumbukan

Jawab :

Jika massa kedua benda sama dan kedua benda bertumbukan lenting sempurna, maka kedua benda bertukar kecepatan setelah tumbukan.

Jadi setelah tumbukan, A bergerak ke barat dengan kecepatan 2V dan B bergerak ke timur dengan kecepatan V.

Jawaban yang benar adalah C.

Tumbukan Lenting Sebagian

4. Dua buah benda bermassa sama bergerak pada satu garis lurus saling mendekati seperti pada gambar!

Jika v₂‘ adalah kecepatan benda (2) setelah tumbukan ke kanan dengan laju 5 m.s^–1, maka besar kecepatan v₁ ‘ (1) setelah tumbukan adalah…..

A. 7 m.s⁻¹

B. 9 m.s⁻¹

C. 13 m.s⁻¹

D. 15 m.s⁻¹

E. 17 m.s⁻¹

Pembahasan

Diketahui :

Massa kedua benda sama = m

Kecepatan benda 1 sebelum tumbukan (v₁) = 8 m/s

Kecepatan benda 2 sebelum tumbukan (v₂) = 10 m/s

Kecepatan benda 2 setelah tumbukan (v₂‘) = 5 m/s

Ditanya : Kecepatan benda 1 setelah tumbukan (v₁‘)

Jawab :

Ini adalah tumbukan lenting tidak sempurna. v₁‘ dihitung menggunakan hukum kekekalan momentum :

m₁ v₁+ m₂ v₂ = m₁ v₁’ + m₂ v₂’

m (v₁ + v₂) = m (v₁’ + v₂’)

v₁ + v₂ = v₁’ + v₂’

8 + 10 = v₁’ + 5

18 = v₁’ + 5

v₁’ = 18-5

v₁’ = 13 m/s

Jawaban yang benar adalah C.

Tumbukan Tidak Lenting

5. Sebuah peluru massa 10 gram meluncur dengan kecepatan 100 m s^-1 , menumbuk balok kayu yang diam dan bersarang di dalamnya. Jika massa balok kayu 490 gram, kecepatan balok kayu dan peluru sesaat setelah tumbukan adalah …

A. 1,0 m s^-1

B. 2,0 m s^-1

C. 2,5 m s^-1

D. 4,0 m s^-1

E. 5,0 m s^-1

Pembahasan

Diketahui :

Massa peluru (m₁) = 10 gram

Kecepatan peluru (v₁) = 100 m s^-1

Massa balok (m₂) = 490 gram

Kecepatan balok (v₂) = 0 m/s (balok diam)

Ditanya : Kecepatan balok kayu dan peluru sesaat setelah tumbukan

Jawab :

Peluru menumbuk balok kayu yang diam dan bersarang di dalamnya, sehingga ini merupakan tumbukan tidak lenting. Rumus tumbukan tidak lenting :

Momentum sebelum tumbukan = momentum setelah tumbukan

m₁ v₁ + m₂ v₂ = (m₁ + m₂) v’

(10)(100) + (490)(0) = (10 + 490) v’

1000 + 0 = 500 v’

1000 =500 v’

v’ = 1000 / 500

v’ = 2 m/s = 2 m s^-1

Jawaban yang benar adalah B.

6. Sebuah truk yang sedang bergerak dengan kecepatan 10 ms^–1 ditabrak oleh sebuah mobil yang sedang berjalan dengan kecepatan 20 ms^–1. Setelah tabrakan kedua mobil itu berpadu satu sama lain. Jika massa truk 1400 kg dan massa mobil 600 kg, kecepatan kedua kendaraan setelah tabrakan adalah …

A. 6 ms^–1

B. 9 ms^–1

C. 11 ms^–1

D. 13 ms^–1

E. 17 ms^–1

Pembahasan

Setelah tabrakan kedua mobil itu berpadu satu sama lain karenanya merupakan tumbukan tidak lenting.

Diketahui :

Kecepatan truk (v₁) = 10 m/s

Kecepatan mobil (v₂) = 20 m/s

Massa truk (m₁) = 1400 kg

Massa mobil (m₂) = 600 kg

Ditanya : kecepatan kedua kendaraan setelah tabrakan (v)

Jawab :

Rumus tumbukan tidak lenting :

m₁ v₁ + m₂ v₂ = (m₁ + m₂) v

(1400)(10) + (600)(20) = (1400 + 600) v

14000 + 12000 = 2000 v

26000 = 2000 v

v = 13 m/s

Jawaban yang benar adalah D.

7. Sebutir peluru 20 gram bergerak dengan kecepatan 10 ms^-1 arah mendatar menumbuk balok bermassa 60 gram yang sedang diam di atas lantai. Jika peluru tertahan di dalam balok, maka kecepatan balok sekarang adalah….

A. 1,0 ms^-1

B. 1,5 ms^-1

C. 2,0 ms^-1

D. 2,5 ms^-1

E. 3,0 ms^-1

Pembahasan

Diketahui :

Massa peluru (m_P) = 20 gram = 0,02 kg

Massa balok (m_B) = 60 gram = 0,06 kg

Kecepatan awal peluru (v_P) = 10 m/s

Kecepatan awal balok (v_B) = 0

Ditanya : kecepatan peluru dan balok setelah bertumbukan (v’)

Jawab :

Rumus hukum kekekalan momentum jika kedua benda menyatu setelah tumbukan :

m_P v_P + m_B v_B = (m_P + m_B) v’

(0,02)(10) + (0,06)(0) = (0,02 + 0,06) v’

0,2 + 0 = 0,08 v’

0,2 = 0,08 v’

v’ = 0,2 / 0,08

v’ = 2,5 m/s

Jawaban yang benar adalah D.

8. Dua troli A dan B masing-masing 1,5 kg bergerak saling mendekat dengan v_A = 4 m.s^-1 dan v_B = 5 m.s^-1 seperti pada gambar. Jika kedua troli bertumbukan tidak lenting sama sekali, maka kecepatan kedua troli sesudah bertumbukan adalah …

A. 4,5 m.s^-1 ke kanan

B. 4,5 m.s^-1 ke kiri

C. 1,0 m.s^-1 ke kiri

D. 0,5 m.s^-1 ke kiri

E. 0,5 m.s^-1 ke kanan

Pembahasan

Diketahui :

Massa troli A (m_A) = 1,5 kg

Massa troli B (m_B) = 1,5 kg

Kecepatan troli A sebelum tumbukan (v_A) = 4 m/s (positif ke kanan)

Kecepatan troli B sebelum tumbukan (v_B) = -5 m/s (negatif ke kiri)

Ditanya : Jika tumbukan tidak lenting, tentukan kecepatan kedua troli setelah tumbukan

Jawab :

Hukum kekekalan momentum :

m_Av_A + m_Bv_B = (m_A + m_B) v’

(1,5)(4) + (1,5)(-5) = (1,5 + 1,5) v’

6 – 7,5 = (3) v’

-1,5 = (3) v’

v’ = -1,5 / 3

v’ = -0,5 m/s

Tanda negatif artinya setelah tumbukan keduanya bergerak ke kiri, searah dengan troli B. Hal ini masuk akal karena momentum troli B lebih besar daripada momentum troli A.

Sumber soal:

Soal UN Fisika SMA/MA